每經記者 丁舟洋  唐俊    每經編輯 梁梟    

幾乎在所有面對普通公眾的交流場合時，薛其坤都需要“先用通俗的語言”向人們解釋，他和團隊的研究是什么。

“量子反超霍爾效應”“拓撲絕緣體”“高溫超導機理”這些拗口的科學名詞，就是薛其坤沉潛探索的量子世界。這些謎題在薛其坤團隊的實驗室中得到突破，能為AI、超級計算機等前沿產業(yè)的長遠發(fā)展提供有力支撐。

比如，隨著AI深度學習模型復雜難度的增加，對算力的需求呈指數級增長。而算力的提高往往伴隨著高能耗，高性能計算機設備在運行時會產生大量熱量，也需要大量冷卻系統來防止設備過熱。

薛其坤的上述研究，將為發(fā)展低能耗電子器件帶來更多希望。能耗和溫度正是超級計算機需要解決的重要問題。2012年，薛其坤帶領研究團隊在世界上首次觀測到“量子反?；魻栃?rdquo;，楊振寧稱贊這是“諾獎級”的發(fā)現，“是科學界的喜事，是整個國家的喜事”。

11月3日，在一年一度的全球頂尖科學大會——2024騰訊科學WE大會上，《每日經濟新聞》記者見到了國家最高科學技術獎獲得者、中國科學院院士、南方科技大學校長薛其坤。

薛其坤在2024騰訊科學WE大會上演講

圖片來源：主辦方供圖

面對臺下一個個慕名而來的青少年聽眾，薛其坤從初中物理的歐姆定律切入，聊到奇妙的量子世界。他也在其間接受了媒體的采訪。

聆聽物理學家的講述，鼓舞人心的不僅是他的研究成果，更是他孜孜不倦的精神。作為實驗物理學家，下苦功夫必不可少，在捕捉到成功曙光前，面對一年年的“失敗”也是常有的事。但在年過花甲的薛其坤描述中，聽眾感受到的是踏實與滿足。

“探索的過程中，我們忘掉時間，忘掉周圍的小環(huán)境。”薛其坤說，“通過這種‘著迷式’的科學研究，探索這個世界的奧秘，有時候可能會推動一些新技術，服務社會的發(fā)展。”

籃球打得賽姚明，跑步堪比博爾特，跳水要像全紅嬋

“我是一艘從沂蒙山區(qū)駛出的小船。”中國科學院院士、清華大學教授、南方科技大學校長薛其坤曾在未來科學大獎物質科學獎的頒獎典禮上，這樣形容自己，“父母給了小船生命；小船有毛病了，導師幫忙修修，方向不對了，導師給指導指導；我的學生賦予了小船更青春的生命??”

薛其坤的故事，起點并非學霸“一路開掛”，而是典型的“寒門學子”勵志逆襲。1963年，他出生在山東沂蒙山區(qū)的小村莊，家里兄弟姐妹眾多，他也曾當過“放牛娃”?；謴透呖己?，他高考物理只差1分滿分，隨后走上物理研究這條路。

但他也常拿自己“考研考了三次”來鼓勵學生們，將挫折視作成長的機遇。見過薛其坤的人，恐怕都難以忽視他濃重的山東沂蒙口音。他本人也不介意調侃：“我剛到北京的時候，連普通話都說不標準，又怎么說流利的英語呢？”讀研后，薛其坤的導師獎勵他去美國做報告的機會。為了克服語言問題，他將這個20分鐘的報告練習80多遍，對時間的把握到了出神入化的程度，基本上能精確到提前5秒鐘結束。

被推到公眾面前的，是薛其坤與團隊2012年年底在實驗中發(fā)現的“量子反常霍爾效應”。2020年—2023年，薛其坤接連獲得國際物理界大獎。他也在2024年6月獲得國家最高科學技術獎，是該獎項自2000年首屆評選以來最年輕的獲獎者。

薛其坤在實驗室 圖片來源：央視視頻截圖

在凝聚態(tài)物理研究中，量子霍爾效應的研究一直被科學家們高度關注，此前在這方面的研究已經三次獲得諾貝爾物理學獎。量子霍爾效應為什么如此重要？從簡單實用的角度來說，它為制備低能耗的高速電子器件提供了理論基礎，但實現難度很大，因為需要外加龐大的磁場，費用昂貴。而量子反?；魻栃灰蕾噺姶艌鼍涂梢詫崿F量子霍爾態(tài)，更容易應用到人們日常所需的電子器件中。

因此，從量子反?；魻栃话l(fā)現的一百多年來，通過什么方法實現這一效應，使其現身并實現實驗觀測難度極大，一直是世界上無數科學家奮力追尋而不得的科學目標。

“實驗觀測量子反常霍爾效應，最大的挑戰(zhàn)在于如何實現材料的精確控制。”在2024騰訊科學WE大會期間，薛其坤告訴記者，“控制材料的濃度、質量、精度，我們團隊20多人，奮斗四年多，不斷制備出不同配比的樣品，進行霍爾效應的測量，如果有實現的可能，就在其附近進行第二種材料的生長，總共實驗了上千種樣品。”

“這個材料是‘三不像’的矛盾體，它有磁性、拓撲性、還要絕緣，還要把它做成薄膜。這就好比要求一個運動員，籃球打得像姚明那么好，跑得像博爾特那么快，跳水還要像全紅嬋那么凌厲，這樣的配置非常難。”

薛其坤在2024騰訊科學WE大會上演講

圖片來源：主辦方供圖

演講中，薛其坤展示了該團隊“抓住”量子反常霍爾效應的樣品。“大家可以看到很多電極，電極之間有三塊，每一個方塊上面就是我們首先觀察到量子反?；魻栃臉悠?。”

“顯微鏡下的照片，每一個亮點代表一個原子，在這么一個范圍內，你找不到一個缺陷，而且薄膜是原子級的平整。這說明我們對材料的純度非常高，我們在其他材料也能做到這個水平。這為我們發(fā)現量子反常霍爾效應奠定了非常好的基礎。”

“要十分勤奮，且持之以恒”

以往的國家科學技術獎更多偏向應用領域，而薛其坤的研究成果屬于基礎研究。

基礎研究是科學體系的源頭、所有技術的總機關。但基礎科研具有不確定性，在撥動那個開關之前，薛其坤并不知道“科學之神”何時會降臨。為了不斷接近這個時刻，他付出了“十二分”的努力。

薛其坤在實驗室 圖片來源：央視視頻截圖

薛其坤被學生們稱為“711”先生，因為他常年從早上7點開始工作，一直到晚上11點才結束，這是他在日本留學期間形成的習慣。1992年，薛其坤前往國外學習，強烈感覺到彼時中國與發(fā)達國家的差距。很多人不適應“711”的實驗室模式，但薛其坤只覺得分秒必爭。

“人家（發(fā)達國家）也是經過了多少年的積累，我們要想盡快減少這種差距的話，肯定要多付出一些。”在談到那段留學經歷時，薛其坤曾說。

事實證明，薛其坤取得的成就甚至超過了自己的想象，而他把這一切歸因于“1分天賦、99分努力”。“既然不是‘天才’，那就做個‘笨人’吧。做好一個‘笨人’，才是不容易的。”

1998年薛其坤回國，2005年調入清華大學物理學系，2020年成為南方科技大學校長。如今，已經61歲的薛其坤，依然保持著“711”的工作模式，“一周干七天，幾乎沒假期，我是非常非常勤奮的”。

薛其坤在實驗室 圖片來源：央視視頻截圖

在演講現場，薛其坤再次提及努力的重要性。他要求他的學生對實驗儀器的把握了如指掌，要求他們把握好每一個細節(jié)，把每一個實驗都做到極致。“但是要做到這一點，需要十分勤奮，而且要持之以恒。”

最近，薛其坤團隊的努力方向是攻克高溫超導機理。所謂高溫超導，是指材料在相對高溫條件下（高于液氮溫度77K，即零下196.15攝氏度以上），表現出零電阻和完全抗磁性的特點。

盡管科學家們已經提出了許多理論模型和實驗證據，但高溫超導的確切機理仍然是一個未解之謎。薛其坤繼續(xù)沿著基礎研究的方向，希望能弄明白背后的機理，這也是當今物理界非常重要的前沿課題。

“高溫超導的機理是凝聚態(tài)物理學的世紀難題，如果我們把謎底揭開了，就有可能設計出高溫超導材料，在室溫下甚至更高溫度下實現超導，這將是對全人類的重要貢獻。”他在2024騰訊科學WE大會期間接受采訪時說。

薛其坤日復一日地辛勤工作，他總是對夜深人靜時待在實驗室樂在其中。在他看來，科研探索非常有意思，在探索的過程中甚至有時會忘掉時間、忘掉周圍的環(huán)境。

科學發(fā)現特別是基礎研究，常常會導致顛覆性的技術發(fā)展。薛其坤希望年輕人保持小時候對自然的好奇心，熱愛科學、崇尚科學，也敢于從事科學。“以十年磨一劍的堅定決心和頑強意志，只爭朝夕，埋頭苦干，一步一個腳印地把科技強國戰(zhàn)略目標變?yōu)楝F實。”